DC變換器與風(fēng)機(jī)變流器的直流母線相連；如圖2所示，圖2是圖1中的加了超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，超級(jí)電容器加裝在變流器的直流母線上，超級(jí)電容器通過(guò)DC-DC變換器與雙饋風(fēng)機(jī)變流器的直流母線相連，該DC-DC變換器屬buck-boost雙向變換器，由全控型開關(guān)S1、S2以及升壓電感L構(gòu)成，能量從直流母線(Edc)到超級(jí)電容(Esc)時(shí)，DC-DC變流器工作在buck模式，反之工作在boost模式，通過(guò)控制開關(guān)SI的占空比可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容電壓的調(diào)節(jié)，其中Rres為超級(jí)電容器的等效電阻。
[0027]S2，對(duì)加入所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)和所述變流器進(jìn)行集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制:圖3是本發(fā)明采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力控制方法的集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制流程圖；其控制過(guò)程為首先檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障；電網(wǎng)電壓故障后檢測(cè)直流母線電壓是否超過(guò)限制；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“異?！?；集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“異常”進(jìn)行控制;檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否恢復(fù)到合理范圍；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“正?！保患上到y(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“正?！边M(jìn)行控制；回到檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障的步驟上；
圖4是圖3中的網(wǎng)側(cè)變流器的控制模式圖；網(wǎng)側(cè)變流器控制:
網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)電網(wǎng)電壓標(biāo)志位，存在“正常工況”和“異常工況”兩個(gè)模式。當(dāng)電網(wǎng)電壓水平在允許范圍內(nèi)時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線恒定，此時(shí)為“有功優(yōu)先控制”模式，同時(shí)可以提供一定的無(wú)功/電壓輔助控制；當(dāng)電網(wǎng)電壓異常時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行策略切換，不再控制母線電壓，此時(shí)為“無(wú)功優(yōu)先控制”模式，根據(jù)高、低電壓情況選擇“欠勵(lì)”和“過(guò)勵(lì)”運(yùn)行模式，具體如下:
在電網(wǎng)出現(xiàn)高電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入欠勵(lì)狀態(tài)，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率。
[0028]在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入過(guò)勵(lì)狀態(tài)，支撐電網(wǎng)電壓，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率。
[0029]圖5是圖3中的超級(jí)電容的控制模式圖；由圖5可知，超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置控制策略主要有兩部分組成:boost控制和buck控制，其中boost控制為直流母線電壓控制，buck控制為超級(jí)電容電壓控制，當(dāng)檢測(cè)到直流母線超過(guò)“設(shè)定值I”時(shí),boost模式啟動(dòng)，否則buck模式工作。為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置與直流卸荷電路對(duì)母線電壓的控制解耦，可以將“設(shè)定值I”整定的略小與直流卸荷電路，避免兩者同時(shí)工作，造成母線電壓不穩(wěn)定；除此之外，還需要考慮boost模式下的超級(jí)電容工作電壓范圍，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)增益系數(shù)，可以調(diào)節(jié)超級(jí)電容注入/吸收功率大小，防止超級(jí)電容電壓超出工作范圍，這里，增益系數(shù)只為“O”，“I”，即描述超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置是否對(duì)直流母線進(jìn)行電壓控制，當(dāng)超級(jí)電容電壓超出電壓上/下限時(shí)，增益系數(shù)置“O”，否則為“I”。
[0030]采用該控制邏輯，超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn):
電網(wǎng)電壓正常時(shí)，維持自身的工作電壓；
電網(wǎng)電壓異常時(shí)，由于網(wǎng)側(cè)變流器切換到“無(wú)功優(yōu)先控制”模式，為平衡機(jī)/網(wǎng)功率，此時(shí)超級(jí)電容控制母線電壓，保證連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)，超級(jí)電容還能夠抑制電網(wǎng)電壓跌落引起的直流母線電壓暫態(tài)過(guò)程。
[0031]本發(fā)明提供的一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，可用于提升雙饋風(fēng)電機(jī)組的故障運(yùn)行能力，該方案整體解決了雙饋風(fēng)電機(jī)組抵御電網(wǎng)電壓小值暫態(tài)擾動(dòng)、高/低電壓下的連續(xù)運(yùn)行問(wèn)題，基本不改變風(fēng)電機(jī)組原有控制策略，控制結(jié)構(gòu)、算法簡(jiǎn)單可靠，效果好，不會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組其它部件的運(yùn)行和使用壽命產(chǎn)生影響。
[0032]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，其特征在于，所述控制方法具體為: Si，在采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制系統(tǒng)中裝入超級(jí)電容，所述系統(tǒng)包含依次連接的風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器和crowbar保護(hù)，還包括與電網(wǎng)連接的箱變，所述超級(jí)電容加裝在所述變流器的直流母線上，所述超級(jí)電容通過(guò)DC-DC變換器與風(fēng)機(jī)變流器的直流母線相連； S2，對(duì)加入所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)和所述變流器進(jìn)行集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制:檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障；電網(wǎng)電壓故障后檢測(cè)直流母線電壓是否超過(guò)限制；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“異?！保患上到y(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“異?！边M(jìn)行控制;檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否恢復(fù)到合理范圍；電網(wǎng)電壓標(biāo)志位置為“正?！?；集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制按“正?！边M(jìn)行控制；回到檢測(cè)電網(wǎng)電壓是否發(fā)生故障的步驟上。2.如權(quán)利要求1所述的采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，其特征在于，所述集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的控制對(duì)象包括雙饋風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求2所述的采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，其特征在于，所述雙饋風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器的控制為:根據(jù)電網(wǎng)電壓標(biāo)志位網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)電網(wǎng)電壓標(biāo)志位，包括“正常工況”和“異常工況”兩個(gè)模式；當(dāng)電網(wǎng)電壓水平在允許范圍內(nèi)時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線恒定，此時(shí)為“有功優(yōu)先控制”模式，同時(shí)可以提供一定的無(wú)功/電壓輔助控制；當(dāng)電網(wǎng)電壓異常時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行策略切換，不再控制母線電壓，此時(shí)為“無(wú)功優(yōu)先控制”模式，根據(jù)高、低電壓情況選擇“欠勵(lì)”和“過(guò)勵(lì)”運(yùn)行模式，具體為， 在電網(wǎng)出現(xiàn)高電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入欠勵(lì)狀態(tài)，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率； 在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器主動(dòng)進(jìn)入過(guò)勵(lì)狀態(tài)，支撐電網(wǎng)電壓，在滿足視在容量約束下，注入一定的有功功率。4.如權(quán)利要求2所述的采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法，其特征在于，所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能裝置控制策略主要有兩部分組成:b00st控制和buck控制，所述boost控制為直流母線電壓控制，所述buck控制為超級(jí)電容電壓控制，當(dāng)檢測(cè)到直流母線超過(guò)“設(shè)定值I”時(shí),boost模式啟動(dòng)，否則buck模式工作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制方法,在采用超級(jí)電容提升風(fēng)電機(jī)組異常電壓耐受能力的控制系統(tǒng)中裝入超級(jí)電容，所述系統(tǒng)包含依次連接的風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器和crowbar保護(hù)，還包括與電網(wǎng)連接的箱變，所述超級(jí)電容加裝在所述變流器的直流母線上，所述超級(jí)電容通過(guò)DC-DC變換器與風(fēng)機(jī)變流器的直流母線相連；對(duì)加入所述超級(jí)電容的儲(chǔ)能系統(tǒng)和所述變流器進(jìn)行集成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制；該方案整體解決了雙饋風(fēng)電機(jī)組抵御電網(wǎng)電壓小值暫態(tài)擾動(dòng)、高/低電壓下的連續(xù)運(yùn)行問(wèn)題，基本不改變風(fēng)電機(jī)組原有控制策略，控制結(jié)構(gòu)、算法簡(jiǎn)單可靠，效果好，不會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組其它部件的運(yùn)行和使用壽命產(chǎn)生影響。
【IPC分類】H02P101/15, H02J3/16, H02P9/10, H02J3/38
【公開號(hào)】CN105634013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610114252
【發(fā)明人】汪寧渤, 路亮, 丁坤, 周識(shí)遠(yuǎn), 張琛, 李津, 李征, 擺念宗, 陟晶, 蔡旭, 蔡游明
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心, 上海交通大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日